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第六章同步数字传输网（SDH）6.1概述6.2速率与帧结构6.3同步复用和映射方法26.1概述n了解SDH的产生背景为什么会产生SDH传输体制？n了解SDH体制的优点和不足。n建立有关SDH的整体概念,为以后更深入的学习打下基础。2024/7/73*华北电力大学电子与通信工程系*6.1.1、时分多路复用n数字通信是时分制多路通信，如何实现时分多路通信是至关重要的。n这里介绍数字通信系统中时分多路复用的实现方法以及传输的基本群次PCM3032路系统的有关问题。n所谓时分多路复用（即时分制）是利用各路信号在信道上占有不同时间间隔的特征来分开各路信号的。2024/7/74*华北电力大学电子与通信工程系*时分制示意图2024/7/75*华北电力大学电子与通信工程系*PCM时分多路复用通信系统的构成2024/7/76*华北电力大学电子与通信工程系*2024/7/77*华北电力大学电子与通信工程系*2024/7/78PCM3032路系统帧结构PCM3032路系统称为基群，也叫一次群。话音信号根据原CCITT建议采用8kHz抽样，抽样周期为125s，所以一帧的时间（即帧周期）T125s。每一帧由32个路时隙组成（每个时隙对应一个样值，一个样值编8位码），其中：30个话路时隙(TS1TS15，TS17TS31)帧同步时隙(TS0)信令与复帧同步时隙(TS16)2024/7/796.1.2、数字复接n扩大数字通信容量，形成二次群以上的高次群的方法通常有两种：PCM复用和数字复接。PCM复用n所谓PCM复用就是直接将多路信号编码复用。即将多路模拟话音信号按125s的周期分别进行抽样，然后合在一起统一编码形成多路数字信号。2024/7/710*华北电力大学电子与通信工程系*n数字复接是将几个低次群在时间的空隙上迭加合成高次群，扩大数字通信的容量。例如将四个一次群合成二次群，四个二次群合成三次群等。数字复接要解决两个问题，即同步和复接。n下图是数字复接的原理示意图。6.1.2、数字复接2024/7/711*华北电力大学电子与通信工程系*2024/7/712*华北电力大学电子与通信工程系*数字复接的实现n数字复接的实现主要有两种方式：按位复接和按字复接。按位复接n按位复接是每次复接各低次群（也称为支路）的一位码形成高次群。按字复接n按字复接是每次复接各低次群（支路）的一个码字形成高次群。n也有按帧复接的方式，是每次复接各低次群（支路）的一帧信号形成高次群。2024/7/713*华北电力大学电子与通信工程系*2024/7/714*华北电力大学电子与通信工程系*2024/7/715*华北电力大学电子与通信工程系*数字复接的方法及系统构成数字复接的方法n数字复接的方法实际也就是数字复接同步的方法，有同步复接和异步复接两种。异步复接有时也称为准同步复接。2024/7/716*华北电力大学电子与通信工程系*同步复接n同步复接是用一个高稳定的主时钟来控制被复接的几个低次群，使这几个低次群的数码率（简称码速）统一在主时钟的频率上（这样就使几个低次群系统达到同步的目的），可直接复接（复接前不必进行码速调整，但要进行码速变换）。同步复接方法的缺点是一旦主时钟发生故障时，相关的通信系统将全部中断，所以它只限于局部地区使用。2024/7/717*华北电力大学电子与通信工程系*异步复接n异步复接是各低次群各自使用自己的时钟，由于各低次群的时钟频率不一定相等，使得各低次群的数码率不完全相同（这是不同步的），因而先要进行码速调整，使各低次群获得同步，再复接。PDH大多采用异步复接。码速调整技术可分为正码速调整、正负码速调整和正/零/负码速调整三种。其中正码速调整应用最普遍。2024/7/718*华北电力大学电子与通信工程系*数字复接系统方框图2024/7/719*华北电力大学电子与通信工程系*6.1.3、SDH产生的技术背景时分多路复用传输方式主要有两类：准同步数字系列准同步数字系列(PDH)同步数字系列同步数字系列(SDH)准同步数字体系PDH对数字传输网的发展曾起了很大作用，但随着社会的发展，对数字传输网提出了愈来愈高的要求。如需进一步扩大信息传输容量，要求传输的距离更长，有世界范围的统一标准等。准同步数字体系已经很难满足电信业务宽带化、综合化和智能化发展的要求。2024/7/720*华北电力大学电子与通信工程系*PDH的主要缺点1.只有地区性的只有地区性的电接口规范电接口规范，而不存在世界性标准。，而不存在世界性标准。目前通行的三种信号速率等级和帧结构标准如下 北 美 的 速 率 标 准：1.5Mbit/s，6.3Mbit/s，45Mbit/s和N*45Mbit/s 日 本 标 准：1.5Mbit/s，6.3Mbit/s，32Mbit/s，100Mbit/s和400Mbit/s 欧洲的标准为：2Mbit/s，8Mbit/s，34Mbit/s和40Mbit/s 三者互不兼容，造成国际互通困难。2.没有世界性的标准没有世界性的标准光接口规范光接口规范。各厂家各自采用自行开发的线路码型。各厂家在进行线路编码时，为完成不同的线路监控功能，在信息码后加上不同的冗余码，导致不同厂家同一速率等级的光接口码型和速率也不一样。2024/7/721*华北电力大学电子与通信工程系*在同一传输路线两端必须采用同一厂家的设备，给组网、管理及网络互通带来困难。3、采用、采用异步复用异步复用，复用结构缺乏灵活性。，复用结构缺乏灵活性。准同步系统的复用结构，除了几个低速率等级的信号（北美1.5M，日本1.5M和6.3M）采用同步复用外，其他多数等级的信号采用异步复用，即靠塞入一些额外比特使各支路信号与复用设备同步并复用成高速信号。这种方式难以从高速信号中识别和提取低速支路信号，为了上下电路，唯一的办法就是将整个高速线路信号一步一步地解复用到所要取出的低速支路信号等级；上下支路信号后，再一步一步地复用至高速线路信号进行传输。其复用结构复杂，硬件数量大，上下业务费用高。2024/7/722*华北电力大学电子与通信工程系*例如：从140Mbit/s的信号中分/插出2Mbit/s低速信号，要经过如下过程。2024/7/723*华北电力大学电子与通信工程系*4、网络管理网络管理能力不强。能力不强。PDH的复用信号帧结构中用于网络运行、管理和维护（OAM）的开销比特很少，主要靠人工的数字信号交叉连接和停业务测试。这成了进一步改进网络OAM能力的重要障碍，妨碍了网络的智能化。其管理系统由各个厂家自行开发没有规范的接口，不利于形成一个统一的电信管理网。5、数字通道数字通道设备利用率设备利用率低。低。传统的准同步系统的网络运行和管理主要靠人工的数字信号交叉连接，无法经济地对网络组织、电路带宽和业务提供在线实时控制，难以满足网络动态组网和新业务接入的要求。同时无法提供最佳的路由选择，使数字通道设备的利用率低。2024/7/724*华北电力大学电子与通信工程系*n很明显，要在原有技术体制和技术框架内通过修修补补来克服PDH的固有缺点是得不偿失的。唯一的出路是从技术体制上进行根本的改革。因此同步数字体系就成为顺应潮流的一种产物。n美国贝尔通信研究所，首先提出了用一整套分等级的标准数字传递结构组成的同步网络SONET体制，CCITT于1988年接受了SONET概念，并重命名为同步数字体系SDH，使其成为不仅适用于光纤传输，也适用于微波和卫星传输的通用技术体制。n本章主要讲述SDH体制在光纤传输网上的应用。2024/7/7256.1.4SDH基本概念和特点基本概念基本概念SDH网是由一些SDH的网络单元（NE）组成，在光纤上进行同步信息传输、复用、分插和交叉连接的网络。SDH网络中不包含交换设备，它只是交换局之间的传输手段。SDH的特点的特点nSDH组建的网络是一个高度统一的、标准化的、智能化的网络。它采用全球统一的接口，以实现设备多厂家环境的兼容。在全网范围实现高效的、协调一致的管理和操作，实现灵活的组网，与业务调度实现网络自愈功能，提高网络资源利用率。由于维护功能的加强，大大降低了设备的运行维护费用。2024/7/726*华北电力大学电子与通信工程系*SDH相对于PDH具有以下几方面的优点：n接口方面电接口方面光接口方面n运行维护方面n复用方式n兼容性2024/7/727*华北电力大学电子与通信工程系*1采用全世界统一的传输速率等级和帧结构标准。采用全世界统一的传输速率等级和帧结构标准。n对网络节点接口进行了统一的规范，包括数字速率等级、帧结构、复接方法、线路接口、监控管理等。这样在同一传输线路上可以安装不同厂家的设备，体现了横向兼容性。n最低的等级也就是最基本的传送模块称为STM-1，传输速率为155.520Mb/s；4个STM-1通过字节间插同步复接组成STM-4，传输速率为622.080Mb/s；4个STM-4组成STM-16，传输速率为2488.320Mb/s，以此类推。基本传送模块可以容纳北美、日本和欧洲的准同步数字体系，体现了后向兼容性。2024/7/728*华北电力大学电子与通信工程系*补充：字节间插复用方式例：有三个信号，帧结构各为每帧3个字节，若将这三个信号通过字节间插复用方式复用成信号D，那么D就应该是这样一种帧结构，帧中有9个字节，且这9个字节的排放次序如下图：那么这样的复用方式就是字节间插复用方式。2024/7/729*华北电力大学电子与通信工程系*2SDH各网络单元的光接口有严格的标准规范。各网络单元的光接口有严格的标准规范。n其光接口为开放型接口，任何网络单元在光纤线路上可以互连，不同厂家的产品可以互通，这有利于建立世界统一的通信网络。另一方面，标准的光接口综合进各种不同的网络单元，简化了硬件，降低了网络成本。nSDH信号的线路编码仅对信号进行扰码，不再进行冗余码的插入。对端设备仅需通过标准的解码器就可与不同厂家SDH设备进行光口互连。扰码的目的是抑制线路码中的长连0和长连1，便于从线路信号中提取时钟信号。2024/7/730*华北电力大学电子与通信工程系*3强大的网络管理能力强大的网络管理能力n在SDH帧结构中安排了丰富的开销比特用于网络的运行、维护和管理，便于实现性能监测、故障检测和定位、故障报告等管理功能。4采用了同步复用方式和灵活的复用映射结构采用了同步复用方式和灵活的复用映射结构，用软件即可分插出低速支路信号。其最小的复用单位为字节，不必进行码速调整，这样节省了大量的分插/复接设备（背靠背设备），增加了可靠性，减少了信号损伤、设备成本、功耗和复杂性等，使上、下业务更加方便。2024/7/731*华北电力大学电子与通信工程系*PDH和SDH分插信号流程的比较2024/7/732*华北电力大学电子与通信工程系*5.SDH除支持基于电路交换的同步转移模式（STM）外，还可支持基于分组交换的异步转移模式（ATM），可传送各种PDH业务，而且能容纳各种新业务信号，这体现了其很好的很好的兼容性兼容性。6采用数字交叉连接设备采用数字交叉连接设备DXC可以对各种端口速率进行可控的连接配置，对网络资源进行自动化的调度和管理，既提高了资源利用率，又增强了网络的抗毁性和可靠性。SDH采用了DXC后，大大提高了网络的灵活性及对各种业务量变化的适应能力，使现代通信网络提高到一个崭新的水平。n上述特点体现了SDH的的3大核心特点大核心特点：同步复用、标准光接口和强大的网管能力。2024/7/733*华北电力大学电子与通信工程系*SDH的缺点1频带利用率不如传统的频带利用率不如传统的PDH系统。系统。因为增加可靠性相应地会使有效性降低，STM-N帧中加入了大量的用于OAM功能的开销字节，从而降低了传输效率。2指针调整机理复杂。指针调整机理复杂。指针的作用是指示低速信号的位置，在拆包时能正确地拆分出所需的低速信号。指针功能的实现增加了系统的复杂性，同时还会产生较大的抖动，造成传输损伤。3软件的大量使用对系统安全性产生影响。软件的大量使用对系统安全性产生影响。在网络层上的人为错误或软件故障乃至计算机病毒的侵入都可能导致网络的重大故障，甚至造成全网瘫痪。因此其对管理软件和维护管理人员的要求提高。2024/7/734*华北电力大学电子与通信工程系*6.1.5SDH的发展趋势和应用发展趋势nSDH技术是基于语音传输的体制，而近年来因特网发展迅速，下一代网络中以IP为代表的数据业务将超过语音业务成为主要业务，这就要求SDH技术向支持数据业务的方向发展。将SDH与IP直接结合即POS（IPoverSDH），就是用SDH网络传送IP的一种可行方案。n下一代SDH/SONET技术的基本原理就是规定高速率SDH/SONET中的若干STS-1信号用于分组信号的统计复接，其余的STS-1信号则用于传统的电路交换信号。n容量发展趋势：2.5Gbit/s10Gbit/s40Gbit/s2024/7/735*华北电力大学电子与通信工程系*应用SDH除传统应用外，开始扩展到接入网和城域网中。1接入网的应用方案是以SDH环形成接入网的主干层，也可通过SDH环或点到点等方式直接接到大集团用户；其次是以STM-0速率连接到带宽要求不太高的用户。2城域网是介于广域网和局域网之间的，在城市及市郊范围内实现信息传输与交换的一种网络。城域网已成为当前网络建设的热点。n此外，MSTP是以SDH为基础的多业务传送平台，是将传送节点与各种业务节点融合在一起，构成具有更大融合程度、业务层和传送层一体化的下一代网络节点，可提供诸如虚拟专用网或视频广播等新的增值业务。适合于缺乏网络基础设施的新运营者。2024/7/736*华北电力大学电子与通信工程系*SDH多业务平台引领城域网的发展n容量更大和成本更低的WDM系统的出现和发展，使SDH在长途网中的地位正发生历史性的变化。除了在长途网中容量需求不太大的地区继续作为承载技术外，SDH的角色开始向网络边缘转移。鉴于网络边缘复杂的客户层信号特点，SDH必须从纯传送网转变为传送网和业务网一体化的多业务平台。nITU开发了一系列下一代SDH标准，即集成通用组帧程序（GFP），链路容量调节方案（LCAS）和自动交换光网络（ASON）标准。2024/7/737*华北电力大学电子与通信工程系*自动交换光网络n自动交换光网络（ASON）是一种能够自动完成网络连接的新型网络概念，利用独立的ASON控制面通过各种传送网（包括SDH或OTN）来实施自动连接管理。这种具有独立控制面的光网络俗称为智能光传送网，简称智能光网络。ASON吸取了IP网智能化的经验，沿用在IP网中行之有效的选路和信令协议加以改进，以适应光网络的应用需要，有效解决了IP层与光网络层的融合问题，代表了下一代光网络的发展方向。2024/7/738*华北电力大学电子与通信工程系*SDH在微波与卫星通信中的应用SDH微波系统虽然在容量方面无法与光纤传输网比拟，但它投资小、建设周期短和便于运行维护，所以不管是通信干线上还是支线，仍是光纤网不可缺少的补充和保护手段。其应用方式主要有：n用SDH微波系统使光纤电信网形成闭合环路；n与SDH光纤系统串联使用；n作为SDH光纤网的保护备用系统；n自成链路或环路。2024/7/739*华北电力大学电子与通信工程系*网络自愈功能n网络自愈是指当业务信道损坏导致业务中断时，网络会自动将业务切换到备用业务信道，使业务能在较短的时间（ITU-T规定为50ms以内）得以恢复正常传输，注意这里仅是指业务得以恢复，而发生故障的设备和发生故障的信道则还是要人去修复。n那么为达到网络自愈功能除了设备具有DXC功能（完成将业务从主用信道切换到备用信道）外，还需要有冗余的信道（备用信道）、冗余设备 （备用设备）。2024/7/740*华北电力大学电子与通信工程系*6.2SDH速率与帧结构P 目标n了解网络节点接口NNI的概念，掌握STM-1的接口速率。n以STM-1信号的帧结构为例，掌握STM-N信号的帧结构。n掌握STM-N信号帧中，各部分结构所起的大致作用。n掌握段开销中各字节的功能。2024/7/741*华北电力大学电子与通信工程系*6.2.1网络节点接口和接口速率一、网络节点接口1.数字传输网：传输设备和网络节点。传输设备通常指光缆线路系统、微波接力系统等；网络节点指可以对连接进行交换或选路的设备，如64kbit/s电路节点、高速路由器、宽带节点等。2.网络节点的功能：简单的只有复用功能，复杂的含信道终结、交叉连接、复用和交换。3.网络节点接口（网络节点接口（NNI）：概念上是指网络节点之间的接口，具体实现上看是传输设备和其他网络单元之间的接口。NNI在网络中的位置图：2024/7/742*华北电力大学电子与通信工程系*4.NNI的基本特征：具有国际标准化的接口速率和信号帧结构。即可以用两个基本量接口速率和信号的帧结构来表征NNI。2024/7/743*华北电力大学电子与通信工程系*二、接口速率二、接口速率1SDH信号是以同步传送模块（STM）的形式传输的。可以分为不同等级，分别用STM-N来表示，N=1,4,16,64,256，高于STM-256等级的正处于研究阶段。其中，STM-1是最基本的同步传送模块，节点接口速率为155.520Mbit/s。更高等级的STM-N模块是将基本传送模块STM-1的字节以字节交错间插方式同步复用的结果，其速率是155.520Mbit/s的N倍。2对于中小容量的SDH数字微波系统，采用STM-0来表示其同步传送模块，接口速率等级为51.840Mbit/s。前面讲过的SONET是美国的国家标准，其基本模块信号是STS-1，速率为51.840Mbit/s。2024/7/744*华北电力大学电子与通信工程系*6.2.2帧结构一、基本概念和组成1以字节为基础的STM-N的帧结构如图示。2024/7/745*华北电力大学电子与通信工程系*n从图中可看出，帧结构由9行，270N列的8bit字节组成，故帧长为9270N8=19440Nbitn字节的发送顺序是每行先左后右，由上往下逐行发送的。n除STM-0外，任何STM等级的帧周期均为125us，帧周期恒定是SDH帧结构的一大特点。例：已知STM-N的帧结构如图，计算STM-1的传输速率？927081/(12510-6)=155.520Mbit/s2帧结构由3个主要区域组成：段开销（SOH）、管理单元指针（AU-PTR）和信息净荷（payload）。2024/7/746*华北电力大学电子与通信工程系*二、帧结构各部分的功能和用途1.段开销段开销（1）定义和功能：段开销是指在STM帧结构中为保证信息正常、灵活传送所必需附加的，供网络运行、管理和维护（OAM）使用的字节。如帧定位、误帧检测、公务通信、自动保护倒换及网管信息传输等。例：根据帧结构图，计算STM-1中SOH的容量？9881/(12510-6)=4.608Mbit/s（2）分类：段开销又可以分为再生段开销（RSOH）和复用段开销（MSOH）。2024/7/747*华北电力大学电子与通信工程系*其中再生段开销位于帧结构中SOH区域的前3行，用于帧定位、再生段的监控和维护管理。复用段开销位于帧结构中SOH区域的后5行，用于传送复用段的监控和维护管理。2.管理单元指针管理单元指针（1）定义和功能：管理单元指针是一种指示符，用来指示信息净荷的第一个字节在STM-N帧内的准确位置（相对于指针位置的偏移量），以便在接收端能正确地分离信息净荷。（2）位置：位于RSOH和MSOH之间，即帧结构第4行的第19N列。对于STM-1而言，AU-PTR有9个字节(第4行)，相应容量为988000=0.576Mbit/s2024/7/748*华北电力大学电子与通信工程系*采用指针技术是SDH的创新，结合后面要讲的虚容器(VC)的概念，解决了低速信号复接成高速信号时，由于小的频率误差所造成的载荷相对位置漂移的问题。3.信息净荷信息净荷（1）定义和功能：信息净负荷是帧结构中存放各种信息负载的地方。对于STM-1，其容量为926188000=150.336Mbit/s（2）通道开销：其中包含少量字节用于通道的运行、维护和管理，这些字节称为通道开销（POH）。2024/7/749*华北电力大学电子与通信工程系*小结：小结：SDH帧结构中安排有两大类开销：段开销（SOH）和通道开销（POH），分别用于段层和通道层的维护，可见开销是分层使用的。SOH可进一步划分为RSOH和MSOH，这三者提供了对SDH信号的层层细化的监控功能。例：2.5G系统中，RSOH监控的是整个STM-16的信号传输状态；MSOH监控的是STM-16中每一个STM-1信号的传输状态；POH监控每一个STM-1中每一个打包了的低速支路信号（例如2Mbit/s）的传输状态。所以，通过开销的这种层层监管功能,可方便地从整体和个体的角度来监控信号的传输状态,便于分析、定位。2024/7/750*华北电力大学电子与通信工程系*6.2.3段开销一、复用段和再生段为便于理解不同开销的应用场合，把通道、复用段和再生段间的关系在图中表示如下。从图中可以看出三者之间的分界和定义。2024/7/751*华北电力大学电子与通信工程系*其中PT指通道终端，它是虚容器的组合分解点，完成对净负荷的复用和解复用，并完成对通道开销的处理。MST指复用段终端，完成复用段的功能，相应设备有光缆线路终端、高阶复用器、宽带交叉连接器等。RST指再生段终端，产生和终结再生段开销。2024/7/752*华北电力大学电子与通信工程系*二、段开销的字节安排段开销字节在STM-N帧内的位置可以用一个三维坐标矢量S(a,b,c)来表示。其中a表示行数，取值为13，或59；b表示复列数，取值为19；c表示复列数内的间插层数，取值可为1N。字节的行列坐标（行数，列数）与三维坐标矢量S(a,b,c)的关系是：行数=a；列数=N(b-1)+c各种不同的SOH字节在STM-1帧内的安排见下表。2024/7/753*华北电力大学电子与通信工程系*注：为国内使用保留的字节；*为不扰码字节；为与传输媒质有关的字节；空白字节是保留给将来的国际标准使用的。2024/7/754*华北电力大学电子与通信工程系*n例：以STM-1内的K1字节为例，由于其处于第5行、第4复列，间插层数为1层，因此其矢量坐标为S（5，4，1），行列坐标为（5，4）。同样，对于STM-4中的K2字节，其矢量坐标为S（5，7，3），行列坐标为（5，27）。2024/7/755*华北电力大学电子与通信工程系*三、SOH的字节功能1.帧定位字节（帧同步码）：帧定位字节（帧同步码）：A1和和A2nSOH中的A1和A2字节可用来识别帧的起始位置。A1和A2具有确定的二进制数值，即A1为，而A2为。STM1帧内共安排有6个帧定位字节。n目前ITU-T规定选取其子集即可，但为了保证综合性能，不宜少于4个字节。具体实现时要求发端全部6个字节都必须发，收端允许有一定灵活性，因而不会影响互通。对于STMN帧，则帧定位字节由3N个A1字节和3N个A2字节组成n收信正常时，再生器直接转发定帧字节；收信故障时，再生器产生定帧字节。2024/7/756*华北电力大学电子与通信工程系*2.再生段踪迹字节：再生段踪迹字节：J0n该字节在STM-N帧中位于S（1，7，1）或1，6N+1，用作再生段踪迹。即用来重复发送“段接入点标识符”，以便让段接收机能据此确认其是否与指定的发送机处于持续连接状态。n在国内网或单个网络运营者范围内，这个“段接入点识别符”可以是单个字节（包括0255个编码）或是ITU-T建议G.831所规定的“接入点识别符”的格式。2024/7/757*华北电力大学电子与通信工程系*3.数据通信通路（数据通信通路（DCC）：）：D1D12nDCC用来构成SDH管理网（SMN）的传送链路。在传统的准同步系统中尽管也有控制通路，但都是专用的，外界无法接入。而DCC则是通用的，嵌入在段开销中，所有网元都具备，便于构成统一的管理网，也避免了为每个设备都配备专用数据通信链路的需要。nD1D3字节称为再生段DCC，用于再生段终端之间交流OAM信息,速率为192kbit/s(364kbit/s)；nD4D12字节称为复用段DCC，用于复用段终端之间交流OAM信息，速率为576kbit/s（964kbit/s）。上述总共768kbit/s的数据通路为SDH网的管理和控制提供了强大的通信基础结构。2024/7/758*华北电力大学电子与通信工程系*4.公务字节公务字节E1和和E2这两个字节用来提供公务联络语声通路。E1属于RSOH，用于本地公务通路，可以从再生器接入。E2属于MSOH，用于直达公务通路，可以从复用段终端接入。公务通路的速率为64kbit/s。5.使用者通路字节使用者通路字节F1该字节保留为使用者专用，主要为特定维护目的而提供临时的数据/语声通路链接。2024/7/759*华北电力大学电子与通信工程系*6.比特间插奇偶检验比特间插奇偶检验8位码（位码（BIP-8）：）：B1B1用作再生段误码监视，这是使用偶校验的比特间插奇偶校验码。BIP-8码对扰码后的上一个STM-N帧的所有比特进行计算，结果置于扰码前的本帧的B1字节位置。8比特监视码的产生过程可以简述如下：n首先，将STM帧结构中所有被校验的部分按8比特为一组，分为一系列8比特序列的码组。以BIP-8码为第一列，第1个8比特序列为第2列，依次排成一个监视矩阵。n然后，由每一8比特序列码组的第1比特与BIP-8码第1比特组成第1监视码组（矩阵的第1行），由每一8比特序列码组的第2比特与BIP-8码的第2比特组成第2监视码组（矩阵的第2行），如此等等。2024/7/760*华北电力大学电子与通信工程系*n最后，由BIP-8码的第1比特为第1监视码组提供偶校验（即使得该监视码组中“1”的数目为偶数），由BIP-8码的第2比特为第2监视码组提供偶校验，如此等等。这样得到的B1字节的8个比特状态就是BIP-8计算结果。n这种误码监视方式是SDH的特点之一，它以比较简单的方式实现了对再生段的误码自动监视。但是，对于在同一监视码组内恰好发生偶数个误码的情况，这种方式无法检出。好在这种情况的出现概率较小，因而总的误码检出概率还是比较高的。2024/7/761*华北电力大学电子与通信工程系*7.比特间插奇偶检验比特间插奇偶检验24位码（位码（BIP-N24）：）：B2B2字节用作复用段误码监视，段开销中安排有3个B2字节（共24比特）作此用途。BIP-N24码对前一STM-N帧（除了SOH的第1至3行以外）的所有比特进行计算，结果置于B2字节位置，其产生方式与BIP-8码类似。n再生段：1个B1字节（8比特）n复用段：3个B2字节（共24比特）nVC-3/VC-4高阶通道层POH：1个B3字节（8比特）nVC-1/VC-2低阶通道层POH：第1和第2比特（共2比特）可见，SDH在误码性能监视上的安排考虑是很周到的，每一层网络都有性能监视，共分4个不同层次,可以对小至一个再生段,大至任意一个VC-1/VC-2通道进行误码监视。2024/7/762*华北电力大学电子与通信工程系*8.自动保护倒换（自动保护倒换（APS）通路字节：）通路字节：K1，K2（b1b5）n这两个字节用于传送自动保护倒换（APS）协议。专用于保护目的嵌入信令通路，响应时间较快。9.复用段远端失效指示（复用段远端失效指示（MS-RDI）字节：）字节：K2（b6b8）n该字节用于向发送端回送一个指示信号，表示收信端检测到来话方向故障或正接收复用段告警指示信号（MS-AIS）。MS-RDI用解扰后K2字节的b6、b7和b8为“110”来表示。2024/7/763*华北电力大学电子与通信工程系*10.同步状态字节同步状态字节S1（b5b8）nS1字节的第58比特用于传送四种同步状态消息，这4个比特可以有16种不同编码，因而可以表示16种不同的同步质量等级（时钟的质量等级)。由于同步状态消息是面向比特的并嵌入在主信号中，无处理延时，仅有传输延时和积分时间，因而具有快速、持续地传送同步状态消息的特点。11.复用段远端差错指示（复用段远端差错指示（MS-REI）字节：）字节：M1n用于传送复用段接收端由B2字节检测到的误块数。2024/7/764*华北电力大学电子与通信工程系*12.与传输媒质有关的字节：与传输媒质有关的字节：n在STM-N帧内，安排6N个。专用于具体传输媒质的特殊功能。例如用单根光纤作双向传输时，可用此字节来实现辩明信号方向的功能。13.备用字节备用字节Z0nZ0的功能尚待定义，为将来国际标准留用。四、简化的SOH功能接口n为降低成本，某些场合仅仅A1、A2、B2和K2字节是必需的，很多其它段开销字节可以选用或不用，所以可使用简化的SOH功能接口。2024/7/765*华北电力大学电子与通信工程系*2024/7/766*华北电力大学电子与通信工程系*STM-4中SOH字节安排2024/7/767*华北电力大学电子与通信工程系*习题1段开销分为哪两个部分，分别占据STM-N的帧结构图中的哪几行？2对于STM-1，管理单元指针AU-PTR共有几个字节？3什么是通道开销，指出它位于STM-N的帧结构图中的哪个区域？2024/7/768*华北电力大学电子与通信工程系*6.3 同步复用和映射方法同步复用和映射方法P 目标n掌握SDH的六种基本复用单元。n掌握SDH的几种映射方式和通道开销中各字节的功能。n熟悉指针调整技术中的指针位置和指针调整规则。n掌握几种常见支路信号的复用过程。2024/7/769*华北电力大学电子与通信工程系*6.3.1SDH的复用结构一、SDH的复用情况和传统复用方法1SDH的复用包括两种情况：低阶的SDH信号复用成高阶SDH信号。复用的方法主要通过字节间插复用方式来完成的，复用的个数是四合一。低速支路信号（例如2Mbit/s、34Mbit/s、140Mbit/s等PDH信号）复用成SDH信号STM-N。将PDH信号复用进STM-N信号中去。2将低速支路信号复接为高速信号，通常有两种传统方法：正码速调整法（比特塞入法）和固定位置映射法。2024/7/770*华北电力大学电子与通信工程系*（1）正码速调整法n正码速调整法正码速调整法是利用固定位置的比特塞入指示来显示塞入的比特是否载有信号数据。n优点是容许被复接的支路信号有较大的频率误差；n缺点是复接与分接相当困难。因为存在一个比特塞入和去塞入的过程（码速调整），而不能将支路信号直接接入高速复用信号或从高速信号中分出低速支路信号，要一级一级的进行，这也就是PDH的复用方式。2024/7/771*华北电力大学电子与通信工程系*（2）固定位置映射法n固定位置映射法固定位置映射法是利用低速信号在高速信号中的特殊位置来携带低速同步信号。n要求低速信号与高速信号同步，也就是说帧频相一致，可方便地从高速信号中直接上/下低速支路信号；n但当高速信号和低速信号间出现频差和相差（不同步）时，要用125us（8000帧/秒）缓存器来进行频率校正和相位对准，这样会导致信号较大延时和滑动损伤。2024/7/772*华北电力大学电子与通信工程系*传统复用方法的缺点：（a）比特塞入法无法从高速信号中上/下低速支路信号。（b）固定位置映射法引入的信号时延过大。二、SDH的复用步骤和复用方法SDH网的兼容性要求SDH的复用方式既能满足异步复用（例如将PDH信号复用进STM-N），又能满足同步复用（例如STM-1、STM-4），而且能方便地由高速STM-N信号分/插出低速信号，同时不造成较大的信号时延和滑动损伤，这就要求SDH需采用自己独特的一套复用步骤和复用结构。2024/7/773*华北电力大学电子与通信工程系*1在SDH/SONET实际应用中，首先首先采用以上两种方法对支路信号进行适配，然后然后采用特有的指针调整技术对虚容器净荷进行定位。也就是通过指针调整定位技术来取代125us缓存器，用以校正支路信号频差和实现相位对准。2各种业务信号复用进STM-N帧的过程都要经历映射（相当于信号打包）、定位（相当于指针调整）、复用（相当于字节间插复用）三个步骤。2024/7/774*华北电力大学电子与通信工程系*n映射：是一种在SDH网络边界处（例如SDH/PDH边界处），将支路信号适配进虚容器的过程。n定位：是指通过指针调整，使指针的值时刻指向低阶VC帧的起点在TU净负荷中的具体位置，或高阶VC帧的起点在AU净负荷中的具体位置，使收端能据此正确地分离相应的VC。n复用：是一种使多个低阶通道层的信号适配进高阶通道层，或把多个高阶通道层信号适配进复用层的过程。ITU-T规定了一整套完整的复用结构。ITU-TG.707建议的复用映射结构如下图示。2024/7/775*华北电力大学电子与通信工程系*其中复用结构包括的基本复用单元有：C容器、VC虚容器、TU支路单元、TUG支路单元组、AU管理单元和AUG管理单元组。复用单元的下标表示与此复用单元相应的信号级别。注意：图中复用路线不是唯一。尽管一种信号复用成SDH的STM-N信号的路线有多种，但是对于一个国家或地区则必须使复用路线唯一化。2024/7/776*华北电力大学电子与通信工程系*n我国的SDH基本复用映射结构如下图示。2024/7/777*华北电力大学电子与通信工程系*6.3.2复用单元SDH的复用结构由一系列的基本复用单元组成，而复用单元实际上是一种信息结构，不同的复用单元，其信息结构不同，因而在复用过程中所起的功能各不相同。常用的复用单元有容器C、虚容器VC、支路单元TU、支路单元组TUG-n和管理单元AU、管理单元组AUG-n等。一、容器容器1.定义：容器C是一种用来装载各种速率业务信号的信息结构。2.功能：主要完成PDH信号与VC之间的适配功能（如码速调整等），即各种速率的业务信号经码速调整等技术装入一个适当的标准容器，再作为虚容器的信息净荷。2024/7/778*华北电力大学电子与通信工程系*3.分类：针对不同的PDH信号速率等级，ITU-T规定了5种标准容器是C-11，C-12，C-2，C-3和C-4。我国的SDH复用结构中，仅用了C-12，C-3，和，和C-4，装载的信号速率分别是2.048Mbit/s，34.368Mbit/s和139.264Mbit/s，其中C-4为高阶容器，而C-12和C-3则属于低阶容器。下表列出了ITU-T规定的各类容器的主要参数。4.PDH系列作为SDH的有效负荷用E-n表示（也有用H-n表示），n为PDH系列等级，n=11，12，21，22，31，32，4。其中第一位数表示按G.702定义的PDH传输系列等级，第二位数可以是1或2，分别表示同等级内较低或较高的速率。2024/7/779*华北电力大学电子与通信工程系*容器容器C-11C-12C-2C-3C-4容器速率容器速率（Mb/s）1.6002.1766.78448.384149.760基基帧频率率（kHz）88888复复帧结构构（B）4*（9*3-2）4*（9*4-2）4*（9*12-2）9*849*260容量（容量（B）10013642475623402024/7/780*华北电力大学电子与通信工程系*二、虚容器虚容器1定义：虚容器VC是用来支持SDH的通道层连接的信息结构。2组成：它是由标准容器C的信号再加上对信号进行维护与管理的通道开销POH构成。VC-n=C-n+VC-nPOHn虚容器的输出将作为其后接入的基本单元（TU或AU）的信息净荷。3分类：虚容器又分为高阶VC和低阶VC，很明显能够容纳高阶容器的VC为高阶虚容器，如VC-4和AU-3中的VC-3，能容纳低阶容器的VC为低阶虚容器，如VC-1，VC-2和TU-3中的VC-3。2024/7/781*华北电力大学电子与通信工程系*4VC是SDH中可以用来传输、交换、处理的最小信息单元，一般将传送VC的实体称为通道。n无论是高阶还是低阶VC，它们在SDH网络中保持独立的、相互同步的传输状态，即其帧速率与网络保持同步，并且同一网络中的不同VC的帧速率都是相互同步的，因而在VC级别上可以实现交叉连接操作，从而在不同VC中装载不同速率的PDH信号。另外，VC信号仅在PDH/SDH网络边界处才进行分接，从而在SDH网络中始终保持完整不变。因此，可独立地在通道的任意一点对VC进行分出、插入或交叉连接。2024/7/782*华北电力大学电子与通信工程系*n下表列出了各虚容器的主要参数。虚容器虚容器VC-11VC-12VC-2VC-3VC-4周期或复周期或复帧周期周期/s500500500125125帧频或复或复帧频率率/Hz20002000200080008000复复帧结构构/B4*（9*3-1）4*（9*4-1）4*（9*12-1）9*859*261容量容量/B1041404287652349速率速率/（Mb/s）1.6442.2406.84848.960150.3362024/7/783*华北电力大学电子与通信工程系*注：业务信号或PDH信号、容器和虚容器的关系？2024/7/784*华北电力大学电子与通信工程系*三、支路单元和支路单元组支路单元和支路单元组1定义：支路单元TU是提供低阶通道层和高阶通道层之间适配的信息结构。2组成：它由一个低阶VC和指示其在高阶VC中初始字节位置的支路单元指针TU-PTR构成。可见低阶VC可在高阶VC中浮动。TU-n=VC-n+TU-nPTRTU-nPTR用来指示VC-n净荷起点相对于高阶VC帧起点间的偏移。3支路单元组（TUG）是由一个或多个在高阶VC净负荷中占有固定位置的TU组成。下表列出了各类支路单元和管理单元的主要参数。2024/7/785*华北电力大学电子与通信工程系*支路单元和管理单元TU-11TU-12TU-2TU-3AU-3AU-4周期或复帧周期/s500500500125125125帧频或复帧频率/Hz200020002000800080008000复帧结构4*(9*3)4*(9*4)4*(9*12)9*85+39*87+39*261+9容量B1081444327687862358速率（Mb/s）1.7282.3046.91249.15250.304150.9122024/7/786*华北电力大学电子与通信工程系*四、管理单元和管理单元组管理单元和管理单元组1.定义：管理单元AU是提供高阶通道层与复用段层之间适配的信息结构。（即负责将高阶虚容器经管理单元组装进STM-N帧，STM-N帧属于SDH传送网分层模型中段层的信息结构）2.组成：它由高阶VC和指示高阶VC在STM-N中的起始字节位置的管理单元指针AU-PTR构成，同样高阶VC在STM-N中的位置也是浮动的。但AU指针在STM-N帧结构中的位置是固定的。AU-n=VC-n+AU-nPTRn=3，43.管理单元组（AUG）是由一个或多个在STM帧中占有固定位置的AU组成。一个AUG由一个AU-4或3个AU-3按字节交错间插方式组合而成。2024/7/787*华北电力大学电子与通信工程系*6.3.3映射一、映射的概念n映射映射是指在SDH网络边界处使各种支路信号适配进虚容器的过程。实质是使各种支路信号的速率与相应虚容器的速率同步，以便使虚容器成为可独立地进行传送、复用和交叉连接的实体。二、通道开销n通道开销负责通道层的OAM功能。n分为低阶通道开销和高阶通道开销。n低阶通道开销是完成VC12通道级别的OAM功能，也就是监测2Mbit/s在STM-N帧中的传输性能；2024/7/788*华北电力大学电子与通信工程系*n高阶通道开销是对VC4级别的通道进行监测，可对140Mbit/s在STM-N帧中的传输情况进行监测。1高阶通道开销高阶通道开销HP-POHn高阶通道开销的位置在VC4帧中的第一列，共9个字节，其结构如下图所示。2024/7/789*华北电力大学电子与通信工程系*（1）通道踪迹字节J1nAU-PTR指示VC4的起点在AU-4中的具体位置，即VC4的第一个字节的位置。J1正是VC4的起点，那么AU-PTR所指向的正是J1字节的位置。n用来重复发送高阶通道接入点识别符，通道接收端据此确认与发送端是否处于持续连接状态。n要求收、发两端J1字节相匹配，即通道接入点识别符格式一致。2024/7/790*华北电力大学电子与通信工程系*（2）通道BIP-8码B3nB3具有高阶通道误码监视功能，负责监测VC4在STM-N帧中传输的误码性能，对VC4帧进行BIP-8偶校验。n收端监测出误码块，则性能监测事件HP-BBE（高阶通道背景误码块）显示相应的误块数。n同时发端的VC4通道的性能监测事件HP-REI（高阶通道远端误块指示）显示出收端收到的误块数。n收端误码超过了一定的限度时，设备上报一个误码越限的告警信号。2024/7/791*华北电力大学电子与通信工程系*（3）信号标记字节C2n用来指示VC帧的复接结构和信息净负荷的性质，例如：通道是否已装载、所载业务种类和它们的映射方式。nC2=00H表示这个VC4通道未装载信号，这时VC4通道的净负荷TUG3中插全1码，设备出现高阶通道未装载告警HP-UNEQ。nC2=02H表示VC4所装载的净负荷是按TUG结构的复用路线复用，我国的2Mbit/s复用进VC4采用的是TUG结构。2024/7/792*华北电力大学电子与通信工程系*（4）通道状态字节G1n用来将通道终端的状态和性能情况回送给VC4通道源设备，这样可在通道任一端或通道中任一点对整个双向通道的状态和性能进行监视。nb1-b4回传由B3检测出的VC4通道误块数，HP-REI。n当收端收到AIS、误码超限、J1与C2失配时，由G1字节的第5比特回送HP-RDI（高阶通道远端劣化）指示，使发端了解收端接收的相应VC4的状态以便及时发现、定位故障。G1字节的b6至b8暂时未使用。2024/7/793*华北电力大学电子与通信工程系*（5）TU位置指示字节H4指示有效负荷的复帧类别和净负荷位置。（6）通道使用者字节F2、F3提供通道单元间的公务通信，与净负荷有关。（7）自动保护倒换（APS）通路字节K3（b1b4）用作高阶通道级保护的APS指令。（8）备用比特K3（b5b8）（9）网络操作者字节N1用于特定的管理目的，提供高阶通道的串接监视功能。2024/7/794*华北电力大学电子与通信工程系*2低阶通道开销低阶通道开销LP-POHn低阶通道开销：指的是VC12中的通道开销，监控的是VC12通道级别的传输性能。低阶POH位于每个VC12基帧的第一个字节。n复帧：例如四个C-12基本帧（125us）组成一个500us的C-12复帧。C-12复帧加上低阶通道开销V5、J2、N2、K4字节便构成VC-12复帧。2024/7/795*华北电力大学电子与通信工程系*（1）通道状态和信号标记字节V5n具有误码检测、信号标记和VC12通道状态表示等功能。（2）通道踪迹字节J2n用来重复发送收发两端商定的低阶通道接入点识别符。通道接收端可据此确认与发送端是否处于持续的连接状态。（3）网络操作者字节N2n提供低阶通道的串联监视功能。2024/7/796*华北电力大学电子与通信工程系*（4）自动保护倒换（APS）通道K4（b1b4）n用于低阶通道级保护的APS指令。（5）增强型远端缺陷指示K4（b5b7）n其功能与高阶通道的G1（b5b7）相类似，这里用于低阶通道。（6）备用字节K4（b8）nV5字节的结构图如下所示。2024/7/797*华北电力大学电子与通信工程系*2024/7/798*华北电力大学电子与通信工程系*三、映射方式的分类n为适应各种不同的网络应用情况，映射分为异步、比特同步和字节同步三种映射方法，及浮动和锁定两种工作模式。1异步映射异步映射（1）特点：对映射信号的结构无任何限制，无需与网络同步；利用码速调整将信号适配进VC的映射方法；可以从高速信号中(STM-N中)直接分/插出一定速率级别的低速信号(例如：2Mbit/s、34Mbit/s、140Mbit/s）。（2）适用范围：当支路信号与容器或虚容器的时钟相互独立时，通常采用异步映射。即异步映射适用于各种支路信号，如PDH的各次群信号。2024/7/799*华北电力大学电子与通信工程系*（3）PDH业务信号E-n装入C-n时都要经过码速调整。码速调整方式分为正码速调整和正/零/负码速调整，前者适用于容器的速率总是高于装入信号速率，后者适用于容器速率大于、等于或小于信号速率。2比特同步映射比特同步映射（1）特点：对支路信号的结构无任何限制，但要求低速支路信号与网同步，无需通过码速调整即可将低速支路信号打包成相应VC的映射方法。（2）此种映射是以比特为单位的同步映射。VC中可以精确地定位到所要分/插的低速信号具体的那一个比特的位置上。而且在VC中每个比特位置是可预见的。2024/7/7100*华北电力大学电子与通信工程系*3字节同步映射字节同步映射（1）特点：要求映射信号具有字节为单位的块状帧结构，并与网同步，无需任何速率调整即可将信息字节装入VC内规定位置的映射方式。（2）信号的每一个字节在VC中的位置是可预见的。（3）适用范围：可适用于E1和E3，特别适用于在VC-1X（X1，2）内无需组帧和解帧地直接接入和取出64kbit/s或N*64kbit/s的信号。4浮动浮动VC模式模式（1）定义：指VC净负荷在TU或AU内的位置不固定，由TU-PTR或AU-PTR指示其起点位置的一种工作方式。2024/7/7101*华北电力大学电子与通信工程系*（2）采用了TU-PTR和AU-PTR两层指针来容纳VC净负荷与STM-N帧的频差和相差。从而无需缓存器即可实现同步，且引入的信号延时最小。n采用浮动模式时，VC帧内可安排VC-POH，可进行通道级别的端对端性能监控。n三种映射方法都能以浮动模式工作。n后面的映射方法2Mbit/s、34Mbit/s、140Mbit/s映射进相应的VC就是异步映射浮动模式。5锁定锁定TU模式模式（1）定义：锁定TU模式是一种信息净负荷与网同步，并处于TU或AU帧内的固定位置，因而无需TU-PTR或AU-PTR来定位的工作模式。2024/7/7102*华北电力大学电子与通信工程系*（2）PDH基群只有比特同步和字节同步两种映射方法才能采用锁定模式。n锁定模式省去了TU-PTR或AU-PTR，且在TU和TUG内无VC-POH，需采用125s的滑动缓存器，使VC净负荷与STM-N信号同步，这样引入信号时延大，且不能进行端对端的通道级别的性能监测。小结：映射方式的选择小结：映射方式的选择综上所述，3种映射方法和两种工作模式可组合出5种映射方式如下表所示。2024/7/7103*华北电力大学电子与通信工程系*其中，异步映射仅有浮动模式，这里介绍一下异步映射浮动模式的特点。最适用于异步/准同步信号映射，包括将PDH通道映射进SDH通道的应用。能直接上/下低速PDH信号，但不能直接上/下PDH信号中的64kbit/s信号。异步映射接口简单，引入映射时延少，可适应各种结构和特性的数字信号。是PDH向SDH过渡期内必不可少的一种映射方式。2024/7/7104*华北电力大学电子与通信工程系*四、ATM信元的映射1转移模式转移模式，也称传递模式，指电信网中除终端以外的传输、复用和交换的合称。转移模式可分为同步转移模式（STM）和异步转移模式（ATM）两种。n同步转移模式的主要特征是采用时分复用，各路信号都是按一定时间间隔周期性地出现，可根据时间（或位置）识别每路信号。n异步转移模式采用统计时分复用，各路信号不是按一定时间间隔周期性地出现，要根据标志识别每路信号。nATM定义：定义：它是一种转移模式，其中的信息被组织成固定长度的信元，来自某用户一段信息的各个信元并不需要周期性地出现。2024/7/7105*华北电力大学电子与通信工程系*2ATM信元nATM信元具有固定长度为53个字节，其中前5个字节为信头，包含各种控制信息，后48个字节是信息段，装载来自各种不同业务的用户信息。3特点nATM方式能灵活地适配用户各种不同速率要求，代价是传输速率降低。ATM以面
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